黎玲，周素嫻

(1.桂林醫(yī)學(xué)院 臨床學(xué)院，廣西 桂林 541001；2.桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，廣西 桂林 541001）

0 引言

衰老是一個(gè)非常復(fù)雜的生物學(xué)和生理學(xué)過(guò)程，是由遺傳、表觀遺傳和環(huán)境因素相互作用的結(jié)果，可分為復(fù)制性衰老和應(yīng)激性衰老。復(fù)制性衰老指細(xì)胞經(jīng)過(guò)多次特定分裂后，其增殖活力逐漸減低，有絲分裂停止，隨后細(xì)胞死亡[1]；應(yīng)激性衰老指通過(guò)各種內(nèi)源性和（或）外源性應(yīng)激刺激引起細(xì)胞加速增殖停滯的狀態(tài)[2]。即細(xì)胞衰老是細(xì)胞進(jìn)入永久性細(xì)胞周期停滯狀態(tài)的過(guò)程，被認(rèn)為是機(jī)體衰老和年齡相關(guān)性疾?。ㄈ缣悄虿?、心血管疾病、癌癥等）的基礎(chǔ)。糖尿病是一個(gè)慢性炎癥疾病，當(dāng)細(xì)胞處于高糖狀態(tài)下時(shí)可加速細(xì)胞衰老的進(jìn)程。目前內(nèi)皮細(xì)胞損傷認(rèn)為是糖尿病血管病變的起點(diǎn), 衰老的內(nèi)皮細(xì)胞可能引起血管內(nèi)皮的損傷，進(jìn)而導(dǎo)致糖尿病血管并發(fā)癥[3]。探索內(nèi)皮細(xì)胞損傷的衰老機(jī)制對(duì)于糖尿病血管病變的發(fā)展有積極意義。本文綜述高糖下細(xì)胞衰老對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞損傷的形態(tài)及可能機(jī)制。

1 內(nèi)皮細(xì)胞

內(nèi)皮細(xì)胞（Endothelial cells ,ECs）是一層單層扁平上皮細(xì)胞，排列在心血管系統(tǒng)的血管中，作為血管系統(tǒng)的內(nèi)層，在維持體內(nèi)所有組織的氧氣和營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)方面發(fā)揮著重要作用。ECs 還具有維持血管張力、血液流動(dòng)性與滲透性、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)及平衡血栓形成與溶栓等功能[4-5]。衰老的內(nèi)皮細(xì)胞可表現(xiàn)為細(xì)胞扁平、寬大，細(xì)胞間隙增寬，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有空泡形成，細(xì)胞核和核仁體積增大，線粒體數(shù)量減少等特征[6]。研究表明，加入高糖條件培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞可觀察到細(xì)胞衰老的特征，還發(fā)現(xiàn)細(xì)胞衰老標(biāo)記物明顯加速出現(xiàn)，且隨著糖濃度的增加，細(xì)胞衰老程度加重，證實(shí)了高糖可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞加速衰老[7]。衰老的內(nèi)皮細(xì)胞造成內(nèi)皮細(xì)胞損傷，較正常細(xì)胞在形態(tài)和功能上更易形成動(dòng)脈粥樣硬化，造成心血管病變[8-9]。

2 衰老對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞損傷的作用機(jī)制

糖尿病環(huán)境下可發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激水平增強(qiáng)，還發(fā)現(xiàn)炎癥細(xì)胞因子明顯增加，進(jìn)而圍繞氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞衰老，從而導(dǎo)致血管功能障礙進(jìn)行闡述。

2.1 氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是活性氧集團(tuán)(reactive oxygen species, ROS)在體內(nèi)產(chǎn)生的一種負(fù)面作用，打破了機(jī)體氧化和抗氧化之間的動(dòng)態(tài)平衡, 從而造成對(duì)機(jī)體的氧化損傷，并被認(rèn)為是導(dǎo)致衰老和疾病一個(gè)重要因素[10]。目前已有大量實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明在糖尿病的ECs 中，高血糖所致的氧化應(yīng)激水平升高,過(guò)量暴露于ROS 會(huì)導(dǎo)致DNA 損傷的積累，并誘導(dǎo)細(xì)胞衰老，進(jìn)一步加速ECs 功能障礙，引起糖尿病血管病變的發(fā)生[11]。在衰老的機(jī)體中可以發(fā)現(xiàn)，線粒體功能受損，脂肪細(xì)胞浸潤(rùn)，被破壞的線粒體的清除也減少，即隨年齡的增長(zhǎng)，與老年相關(guān)的機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)清除自由基的能力降低，可使得ROS 生成增多，對(duì)維持慢性炎癥起重要作用[3]。這表明了氧化應(yīng)激加速內(nèi)皮細(xì)胞的衰老，而細(xì)胞衰老使得自由基增加，進(jìn)而可以增加氧化應(yīng)激的作用，因此氧化應(yīng)激與細(xì)胞衰老相互作用形成了一個(gè)惡性循環(huán)。

目前已有大量文獻(xiàn)報(bào)道高血糖下內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激水平增多的相關(guān)途徑，主要有多元醇通路、氨基己糖生物合成途徑、糖基化途徑、晚期糖基化終產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs）累積、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）通路活化、代謝記憶等[12]。在正常細(xì)胞中，p53 的表達(dá)通過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持在較低的水平，當(dāng)p53 激活時(shí)，通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯、凋亡或衰老，有效抑制細(xì)胞增殖。在糖尿病環(huán)境中，內(nèi)皮細(xì)胞可依賴于P53 介導(dǎo)的信號(hào)通路（即p53-p21 途徑）導(dǎo)致細(xì)胞衰老樣生長(zhǎng)停滯，可觀察到P53、P21 水平升高，錳超氧化物歧化酶的表達(dá)水平降低，細(xì)胞普遍衰老[13]。實(shí)驗(yàn)還可以表明在糖尿病狀態(tài)下，P53 水平上升，內(nèi)皮依賴性血管舒張功能明顯受損，但當(dāng)抑制P53 時(shí)可改善內(nèi)皮功能障礙。人內(nèi)皮細(xì)胞暴露于高糖可降低內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS) 的磷酸化，內(nèi)皮細(xì)胞p53 蛋白通過(guò)磷酸酶和張力蛋白同源物（PTEN）的反式激活減少eNOS 的磷酸化，導(dǎo)致內(nèi)皮依賴性血管舒張功能受損，即高血糖可通過(guò)p53/PTEN/eNOS 途徑損害內(nèi)皮功能[13]。葡萄糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激和加速老化還可以由線粒體沉默信息調(diào)節(jié)蛋白或sirtuins（SIRTs）耗盡所介導(dǎo)的[14]。

2.2 衰老相關(guān)分泌表型（the senescence-associated secretory phenotype,SASP）

衰老細(xì)胞可以向胞外分泌數(shù)十種因子（包括各種趨化因子、促炎細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子），以維持細(xì)胞自身衰老表型，并影響周圍細(xì)胞的生長(zhǎng)，這種特性被稱為衰老相關(guān)的分泌表型[15]。SASP 可以激活促炎轉(zhuǎn)錄，經(jīng)由多種因子的慢性分泌來(lái)推動(dòng)老年相關(guān)性疾病的發(fā)展，而且當(dāng)衰老細(xì)胞增多時(shí)，SASP可以引起如導(dǎo)致慢性炎癥、促進(jìn)腫瘤血管生成、增加其侵襲性等影響。SASP 有兩種分泌形式，即自分泌和旁分泌。自分泌是指衰老細(xì)胞對(duì)其本身產(chǎn)生反饋，而SASP 的旁分泌可根據(jù)細(xì)胞類型和微環(huán)境的不同而發(fā)揮不同的作用[16-17]。SASP 可通過(guò)自分泌和旁分泌的方式導(dǎo)致組織功能障礙和損傷，從而導(dǎo)致胰島素抵抗和糖尿病，并導(dǎo)致組織損傷和糖尿病并發(fā)癥，而糖尿病狀態(tài)下的代謝和免疫紊亂可能反過(guò)來(lái)促進(jìn)更多衰老細(xì)胞的形成[3]。SASP 可分為DDR（DNA damage response）快速相關(guān)分泌時(shí)期、早期自我放大時(shí)期和晚期成熟期[18]。如端?？s短、細(xì)胞毒性藥物、輻射、氧化應(yīng)激基因毒性應(yīng)激可激活DDR，不可修復(fù)的DNA 損傷和持續(xù)的DDR 信號(hào)可以引發(fā)衰老，產(chǎn)生衰老相關(guān)生長(zhǎng)停滯（（senescence-associated growth arrest，SAGA）和衰老相關(guān)分泌表型。早期的SASP 可激活自我放大SASP 自分泌環(huán)路,隨著4-10 天的不斷自我擴(kuò)增，最終達(dá)到成熟狀態(tài)，而miRNA 可抑制成熟晚期的SASP 的無(wú)休止的擴(kuò)增[19-20]。

近年來(lái)，SASP 被認(rèn)為是糖尿病代謝性炎癥的一個(gè)要素[21]，衰老細(xì)胞可以通過(guò)SASP 促進(jìn)慢性無(wú)菌炎癥、活性氧及通過(guò)釋放SASP 因子干擾自身局部或系統(tǒng)的清除，從而可能導(dǎo)致糖尿病的慢性促炎微環(huán)境，導(dǎo)致自然殺傷細(xì)胞功能下降。有研究提到，內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是體內(nèi)攜帶SASP 的細(xì)胞，且SASP 是肥胖小鼠和人類脂肪組織胰島素敏感性喪失之前的早期事件，極有可能成為糖尿病低度炎癥的燃料[21-22]，因此這種“衰老炎癥”也可以進(jìn)一步增加內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。

Alspach[23]等人研究中提到SASP 可以介導(dǎo)衰老細(xì)胞的生長(zhǎng)，主要是通過(guò) p38 MAPK 途徑活化調(diào)控SASP 因子mRNA的穩(wěn)定性，從而增加細(xì)胞的衰老，并影響了衰老相關(guān)生長(zhǎng)停滯。炎性小體是一種多蛋白傳感器，可識(shí)別細(xì)胞內(nèi)的危險(xiǎn)信號(hào)，可能是SASP 啟動(dòng)和維持的關(guān)鍵因素，而NF-kB 途徑似乎充當(dāng)SASP 的主監(jiān)管機(jī)構(gòu)，隨著NF-kB 途徑的抑制導(dǎo)致NK細(xì)胞逃避免疫識(shí)別[24]。SASP 可以通過(guò)NF-κB、IL-α 級(jí)聯(lián)途徑激活炎癥小體導(dǎo)致延遲愈合的炎癥反應(yīng)。有研究表明[25-26]肥胖或者飽和脂肪酸可以激活炎性小體相關(guān)蛋白核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體3，誘導(dǎo)炎性小體活化，即炎性小體可通過(guò)損害脂肪組織的敏感性參與代謝綜合征的發(fā)展，以及增加IL-1β 受損的胰島素分泌信號(hào)而促進(jìn)小鼠的胰島素抵抗。NLRP3 在內(nèi)皮細(xì)胞衰老過(guò)程中通過(guò)ROS 上調(diào)，并受自噬負(fù)調(diào)控，因此NLRP3 炎性小體可作為動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)炎癥老化的潛在靶點(diǎn)[27-28]。

自噬是細(xì)胞廢物從細(xì)胞中被清除的一個(gè)過(guò)程，可以認(rèn)為是維持細(xì)胞正常穩(wěn)態(tài)的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器的良好的控制機(jī)制。在衰老和老年相關(guān)的疾病中，自噬反應(yīng)變得遲鈍，免疫介質(zhì)保持活躍并延長(zhǎng)炎癥反應(yīng)[24]，而且自噬減少時(shí)可允許細(xì)胞內(nèi)受損蛋白和衰老細(xì)胞的積累，從而進(jìn)一步維持和擴(kuò)大促炎環(huán)境，相反，自噬增強(qiáng)是延緩內(nèi)皮細(xì)胞衰老和機(jī)體衰老的另一種有吸引力的策略[29]。自噬還可促進(jìn)衰老相關(guān)的炎性分泌，在衰老細(xì)胞周圍大量聚集炎癥因子，如白介素-6（IL-6）、白介素-1β（IL-1β）等，進(jìn)一步加速細(xì)胞的衰老進(jìn)程[30]。

3 總結(jié)與展望

衰老是細(xì)胞一種的命運(yùn)，衰老細(xì)胞在糖尿病患者中積累可通過(guò)氧化應(yīng)激、SASP、自噬、炎癥小體等方式導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的損傷及胰島素抵抗，進(jìn)而產(chǎn)生一系列代謝功能障礙、心血管疾病等。隨著對(duì)衰老細(xì)胞調(diào)控分子的了解，目前對(duì)延遲老年相關(guān)疾病的相關(guān)靶點(diǎn)藥物有一定的研究，如SASP 抑制劑可以延緩與老年相關(guān)的脂肪組織的損失并降低胰島素抵抗；Senolytic 藥物可以通過(guò)選擇性誘導(dǎo)衰老細(xì)胞凋亡而干預(yù)疾病的發(fā)展[31]，以上均為糖尿病血管病變的治療提供新方向。